一、微機(jī)電系統(tǒng)學(xué)科的重大意義 

1.1 微機(jī)電系統(tǒng)學(xué)科內(nèi)涵、重大意義

微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)是指適于批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器、信號處理和控制及通訊接口電路、能源等于一體的能完成特定功能的微系統(tǒng)。MEMS是多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域，它涉及電子工程、機(jī)械工程、材料工程、信息工程、物理學(xué)、化學(xué)、光學(xué)以及生物醫(yī)學(xué)等學(xué)科與技術(shù)。MEMS廣義上包含了微小型和微米機(jī)械。

自1987年7月一個新興交叉學(xué)科--MEMS誕生以來，為當(dāng)今的信息時代增添了新的色彩。它不僅具有微電子的信息獲取與處理的功能，而且兼有動作信息的執(zhí)行功能。它囊括聲、光、熱、力、電、磁、化學(xué)、生物等傳感方式，加之微能源、微驅(qū)動、微執(zhí)行、微處理系統(tǒng)的綜合，組成千差萬別的可實用化、產(chǎn)業(yè)化的微型集成器件與系統(tǒng)。 

微機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展將極大地促進(jìn)各類產(chǎn)品的微型化、集成化與便攜化、成數(shù)量級地提高器件與系統(tǒng)的功能密度、信息密度與互連密度，大幅度地節(jié)能、節(jié)材。它將廣泛地用于國防、航空、航天、生物醫(yī)學(xué)、制造業(yè)、交通、通信、農(nóng)業(yè)、環(huán)保以及家庭。MEMS技術(shù)引起了世界各國科學(xué)界、產(chǎn)業(yè)部門和政府部門的高度重視，被列入各國高技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，已經(jīng)成為當(dāng)今科技熱點之一。展望21世紀(jì)，MEMS也會像20世紀(jì)的微電子技術(shù)給世界帶來的影響那樣，它的發(fā)展將可能引發(fā)一場新的產(chǎn)業(yè)革命。 

微機(jī)電系統(tǒng)的出現(xiàn)，對于發(fā)展中的世界各國都是一次重大的歷史機(jī)遇。中國開展MEMS研究工作晚于發(fā)達(dá)國家，但由于MEMS在21世紀(jì)將形成國際性的高技術(shù)市場，所以中國必須后起直追，突破若干關(guān)鍵技術(shù)，迎頭趕上。 

二、中國MEMS研發(fā)的總體概況

2.1 政府和部門的立項投人

中國的MEMS研究始于1989年，在國家"八五"、"九五"計劃期間，得到了國家自然科學(xué)基金委員會、國家科技部、教育部、中國科學(xué)院和總裝備部的積極支持，經(jīng)費(fèi)總投入約為1．5億人民幣。"十五"期間，MEMS正式列入863計劃中的重大專項，加上教育部的教育振興計劃、中國科學(xué)院的知識創(chuàng)新體系、基金會和科技部新的立項以及地方和企業(yè)的投入，預(yù)計總經(jīng)費(fèi)可達(dá)3億人民幣以上。這就是說，"十五"期間在MEMS方面的經(jīng)費(fèi)投入是"八五"、"九五"期間經(jīng)費(fèi)總和的兩倍(港臺未統(tǒng)計在內(nèi))。 

2.2 研發(fā)的分布地區(qū)和單位 

中國內(nèi)地MEMS的研發(fā)單位主要集中在華北、華東和東北三個地區(qū)，還有西南地區(qū)的重慶和西北地區(qū)的西安等。初步統(tǒng)計，不同層次的內(nèi)地研發(fā)單位共有60余個。如： 
華北地區(qū)：清華大學(xué)、北京大學(xué)、中科院電子所、中科院微電子所、石家莊13所，中科院力學(xué)所等； 

華東地區(qū)：中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)所、中科院納米所、上海交大、上海大學(xué)、東南大學(xué)、浙江大學(xué)、廈門大學(xué)、中國科大、南京55所、南京理工大學(xué)等； 

東北地區(qū)：大連理工大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、哈爾濱49所、中科院長春光機(jī)所、沈陽儀器儀表工藝所、東北大學(xué)等； 

西南地區(qū)：重慶大學(xué)、重慶微系統(tǒng)科技股份有限公司等； 

西北地區(qū)：西安交大、航空618所等； 

內(nèi)地其它單位還有：解放軍總裝備部、中科院半導(dǎo)體所、中科院高能物理所、北京理工大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、南開大學(xué)、天津大學(xué)、華北工學(xué)院、復(fù)旦大學(xué)、華東師范大學(xué)、中科院上海光機(jī)所、南京航空航天大學(xué)、中科院合肥智能機(jī)械所、黑龍江大學(xué)、沈陽工業(yè)大學(xué)、沈陽47所、長春科技大學(xué)、重慶24所、重慶26所、重慶44所、中科院成都光電技術(shù)所、中國工程物理院電子所、成都電子科技大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、廣東工業(yè)大學(xué)、華中科技大學(xué)、武漢科技大學(xué)、河北科技大學(xué)、四川大學(xué)、中北大學(xué)、航天集團(tuán)16所等。

香港地區(qū)：香港科大、中文大學(xué)等。 

臺灣地區(qū)：臺灣大學(xué)、清華大學(xué)、交通大學(xué)、成功大學(xué)、新竹工業(yè)園機(jī)械所等。 

2.3 中國內(nèi)地MEMS的研發(fā)內(nèi)容 

中國內(nèi)地已經(jīng)完成的和正在進(jìn)行的MEMS研發(fā)內(nèi)容按系統(tǒng)、器件、工藝、測試和基礎(chǔ)理論分類如下: 

系統(tǒng)：微操作系統(tǒng)(細(xì)胞操作、微裝配）；微慣性測量系統(tǒng)（MIMU）；微小管道機(jī)器人（電磁式、壓電式）；微流體控制系統(tǒng)；生化芯片（陣列芯片、微流控芯片）、微型光譜儀、微型飛行器；納米衛(wèi)星；集成微微傳感器。 

微器件：1。微驅(qū)動器,微執(zhí)行器（微元件-齒國化、彈簧、探針、梁；微電機(jī)一靜電、壓電(行波、駐波、串聯(lián)臂)、電磁(旋轉(zhuǎn)磁場、搖擺式)；微泵-膜片泵(壓電、雙金屬片、SMA、無閥）、電滲泵（高雅、低壓）、葉輪泵、螺桿泵；微閥；微噴嘴；微夾鉗一壓電式、ISMA、電磁式；微齒輪減速器(齒輪付、行星)；微連桿機(jī)構(gòu)；微諧振器；微麥克風(fēng)；2。微傳感器：物理量-壓力傳感器(硅杯、壓差、錐尖)、加速度傳感器(電容、梳狀、壓電、力平衡)、熱敏、濕敏、磁敏、聲表面波、光學(xué)、光電、流量、風(fēng)速；化學(xué)量-氣體、生化、鮮度；3。微波器件：波分復(fù)用器、開關(guān)、天線；4。光通訊器件：光開關(guān)。 

微工藝：IC工藝(表面硅、體硅)；LIGA工藝(X射線、紫外線、激光)；EDM；化學(xué)三維刻蝕、微鍵合(靜電、高溫)、微組裝 小機(jī)械加工。 

微測試：微機(jī)械性能(彈性模量、摩擦磨損、強(qiáng)度)；微運(yùn)動學(xué)(運(yùn)動參數(shù)：速度、加速度、角速度、角加速度)；微動力學(xué)(靜力矩、動力矩、固有頻率)；微管道流體特性基礎(chǔ)理論：微摩擦學(xué)；微機(jī)械學(xué)；微運(yùn)動學(xué)；微動力學(xué)(固態(tài)、液態(tài))；微傳熱學(xué)換能理論；靜電力學(xué)；仿真、CAD、優(yōu)化、可靠性。 

三、中國在MEMS方面關(guān)注的幾個問題

3.1 基礎(chǔ)理論與基礎(chǔ)技術(shù) 

在許多自然科學(xué)基金項目、攀登計劃B項目中，已經(jīng)在MEMS微尺度效應(yīng)下的介觀物理和細(xì)觀力學(xué)等基礎(chǔ)理論和各種微細(xì)加工工業(yè)方面進(jìn)行了十余年的研究工作。由于中國內(nèi)地微電子IC工業(yè)落后以及微觀科學(xué)與技術(shù)的快速發(fā)展不斷深入探討MEMS的基礎(chǔ)理論與技術(shù)就顯得十分重要。MEMS發(fā)展成產(chǎn)業(yè)沒有好的工藝基礎(chǔ)不行，這就需要人們必須進(jìn)一步關(guān)注基礎(chǔ)理論與基礎(chǔ)技術(shù)。納米技術(shù)與MEMS的結(jié)合，可能產(chǎn)生創(chuàng)新結(jié)構(gòu)與特性，這也是基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)技術(shù)研究的一個側(cè)面。一些重點、重大基金，甚至是863中的MEMS項目，都對此繼續(xù)給與關(guān)注。 

3.2 器件與系統(tǒng) 

MEMS研究的初期階段，許多人著眼于機(jī)械器件的小型化、微型化技術(shù)。如研究微齒輪、微電機(jī)、微泵等等。隨著人們對21世紀(jì)科技發(fā)展總趨勢的認(rèn)識，服務(wù)與信息科學(xué)和生命科學(xué)的MEMS耿受到科技工作者、政府和產(chǎn)業(yè)界的重視，注入傳感器MEMS、RF與ITMEMS、生物MEMS。 

器件與系統(tǒng)的集成技術(shù)（微結(jié)構(gòu)與電路的集成設(shè)計、集成制造）已經(jīng)有人在做，首先是表面硅工藝和CMOS電路的集成化。在傳感MEMS方面，集成技術(shù)會發(fā)展很快。這些技術(shù)和半導(dǎo)體集成化芯片系統(tǒng)（SOC）技術(shù)的發(fā)展緊密相連。 

3.3 實用化與產(chǎn)業(yè)化 

從本文的統(tǒng)計來看,中國MEMS研究的覆蓋面是很寬的,跟蹤美國、日本和西歐新器件的速度是比較快的。從科研的角度來看，中國列與國際排名的前十位之中。然而，中國MEMS的發(fā)展存在嚴(yán)重的缺陷。即中國內(nèi)地的MEMS多集中在高校和非產(chǎn)業(yè)化的研究所，且研制的器件與系統(tǒng)大多數(shù)沒有達(dá)到產(chǎn)前樣機(jī)的水平。 

健康地發(fā)展中國的MEMS，必須有大量的產(chǎn)業(yè)部門參與和投入。沒有這一條，中國的MEMS就不能達(dá)到實用化和產(chǎn)業(yè)化。863MEMS專項，明確要求企業(yè)介入或牽頭，它為中國MEMS的實用化與產(chǎn)業(yè)化帶來了希望。